现代农业的新趋势是农业机械设备的自动化与智能化，研发高精度的导航系统，降低体力劳动加强农业机械设备自动化。如今我们的农业自动化机械的自主导航能力还有待加强，有关方面也做了大批量研究，但是对于采用GPS和机器视觉结合导航体系的研究并不多。为了构建农机的高精度定位和自主导航能力、加强农机的工作效能，此次研究结合GPS和机器视觉导航两类方法，综合运用绝对GPS定位和机器视觉的相对定位功能，以求增强农机的自主导航能力和定位效果。
在自主导航农业自动化机械中，采用单一的导航方式往往不能够解决精确导航的问题，目前常用的导航方法是GPS导航和机器视觉导航。农机导航和目标识别装置，对导航的精确度要求较高，因此可以结合两类方法对农机机导航装置进行设计，其设计框架如图1所示。其中，GPS导航的基本功能是为农机提供精确的导航位置、航向和行驶的参数，机器视觉主要是是对目标数据进行处理，得到目标的相对位置坐标，然后将两组信息进行统一，完成定位功能。其定位过程示意图如图2所示。
农机根据GPS和机器视觉结合采集的信息构建了不同航向和速度下的行驶，并能够准确地定位到目标，构建连续转弯等操作。图3表示采用GPS和机器视觉结合导航设计的主板框架图。农机采用直流电机对驱动，经过GPS构建了农机的精确定位，利用机器视觉构建了目标的准确识别和定位，采用光电对管构建了避障功能。系统还配备了液晶显示和语音播报功能，整个系统以STC89C52为控制核心，构建了农机的自动化定位和导航功能，并经过无线数据的收发，构建了农机的远程控制。
图1 GPS和机器视觉结合导航基本框架
图2 导航农机定位过程示意图
图3 GPS和机器视觉结合导航主板设计框图
为了构建农机的高精度定位和自主导航能力，加强农机的工作效率，对GPS和机器视觉结合导航体系进行了深入的研究，综合运用了GPS绝对定位和机器视觉的相对定位功能，设计了农机结合导航体系的实验样机。在行驶速度为0.6m/s时，对农机的导航效果进行了测试数据记录，并将数据记录进行了统计分析，结果显示：农机导航的精确度最高误差不超过0.1m，对比单一的GPS定位和机器视觉精确度都要高。由于此次研究还处于初试阶段，尚未进行大批量的实验论证，因此结合导航体系的研究还存有许多问题，相信经过将来的研究，会研制出具备更高精度和效率的农业机械设备导航方法。
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